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Eine Funktion f, deren Funktionsterm ein Quotient zweier Polynome $p\left(x\right)$ und $q\left(x\right)$ ist, heißt gebrochenrationale Funktion. Man unterscheidet zwischen echt und unecht gebrochenrationalen Funktionen.
Durch Polynomdivision kann der Funktionsterm einer unecht gebrochenrationalen Funktion in einen ganzrationalen und einen echt gebrochenrationalen Term zerlegt werden.

Die sogenannten hyperbolischen Funktionen traten in ihren Grundlagen u.a. bereits bei NEWTON auf. Die Theorie dieser Funktionen begründete der italienische Mathematiker VINCENZO RICCATI.
Im Jahre 1768 kam JOHANN HEINRICH LAMBERT auf die Idee, sie für die Trigonometrie zu nutzen.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Mathematik - Funktionenklassen".

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WISSENSTEST

Der Funktionsbegriff lässt sich für Funktionen mit zwei und mehr (unabhängigen) Variablen erweitern.
Elemente der Definitionsmenge sind dann Zahlenpaare, Zahlentripel bzw. n-Tupel.
Funktionen mit zwei unabhängigen Variablen lassen sich als Flächen im dreidimensionalen Raum darstellen.

Eine Funktion mit einer Gleichung der Form
$y=f\left(x\right)=a{x}^2+bx+c(\text{mit }a\ne \mathrm{0,}x\in ℝ)$
oder einer Gleichung, die durch äquivalentes Umformen in diese Form überführt werden kann, heißt quadratische Funktion.
Dabei nennt man $a{x}^2$ das quadratische Glied, bx das lineare Glied und c das absolute Glied der Funktionsgleichung.
Der Graph einer quadratischen Funktion ist eine Parabel.

In Funktionsgleichungen können Parameter in additiver und multiplikativer Verknüpfung mit Funktionstermen bzw. mit der Funktionsvariablen auftreten. Aus einer Funktionsgleichung $y=f\left(x\right)$ entstehen so z.B. die Gleichungen $y=f\left(x\right)+c$, $y=f\left(x+d\right)$, $y=a\cdot f\left(x\right)$ oder $y=f\left(b\cdot x\right)$.
Diese Parameter haben Einfluss auf Eigenschaften und Verlauf der Graphen der Funktion.

Ist für $x\in D_g$ eine Funktion $z=g\left(x\right)$ mit dem Wertebereich $W_g$ gegeben und ferner für $z\in W_g$ eine Funktion $y=f\left(z\right),$ dann heißt $y=f\left(g\left(x\right)\right)\left(\text{mit }x\in D_g\right)$ mittelbare (verkettete) Funktion von $x$.
Schreibweise: $y=f\circ g$ (gelesen: f „Kuller“ g oder f „Kringel“ g)
Anmerkungen: Es ist die Verkettungsvoraussetzung $W_g\subseteq D_f$ zu beachten.
$f\circ g$ bedeutet: Erst $g$ dann $f$ anwenden (d.h. $f$ nach $g$).

Die Funktion $f$ nennt man äußere Funktion, die Funktion $g$ innere Funktion der verketteten Funktion $y=f\left(g\left(x\right)\right)$.

Funktionen mit einem gemeinsamen Definitionsbereich können addiert, subtrahiert und multipliziert werden, d.h., es gilt:
$\begin{array}{c}\left(f+g\right)\left(x\right)=f\left(x\right)+g\left(x\right)\\ \left(f-g\right)\left(x\right)=f\left(x\right)-g\left(x\right)\\ \left(f\cdot g\right)\left(x\right)=f\left(x\right)\cdot g\left(x\right)\end{array}$

Wenn $g\left(x\right)\ne 0$ ist, dann lässt sich auch der Kehrwert $\left(\frac{1}{g}\right)\left(x\right)=\frac{1}{g\left(x\right)}$ und der Quotient $\left(\frac{f}{g}\right)\left(x\right)=\frac{f\left(x\right)}{g\left(x\right)}$ bilden.

Jeder direkt proportionale Zusammenhang zwischen zwei Größen x und y kann durch eine spezielle lineare Funktion mit der Gleichung
$y=f\left(x\right)=mx\left(mx\ne 0\right)$
beschrieben werden.
Definitonsbereich und Wertevorrat (Wertebereich) von f ist die Menge der reellen Zahlen $ℝ$. Der Graph von f ist eine Gerade, die durch den Koordinatenursprung O verläuft.

Eine Funktion f mit einer Gleichung der Form
$y=f\left(x\right)=mx+n\left(m,n\in ℝ\right)$
oder einer Gleichung, die durch äquivalentes Umformen in diese Form überführt werden kann, heißt lineare Funktion.
Für lineare Funktionen ist der Definitionsbereich im Allgemeinen die Menge der reellen Zahlen (so nicht das mathematische oder das entsprechenden Anwendungsproblem einen Einschränkung verlangt), was dann auch für den Wertebereich $\left(m,n\ne 0\right)$ gilt. Die Zahlen m und n sind Parameter.

Eine Funktion heißt umkehrbar eindeutige (eineindeutige) Funktion, wenn nicht nur jedem Argument eindeutig ein Funktionswert zugeordnet ist, sondern auch umgekehrt zu jedem Funktionswert genau ein Argument gehört.

Graphen von Funktionen können in bestimmten Intervallen steigen, fallen oder parallel zur x-Achse verlaufen.

In Natur und Technik treten periodische Vorgänge auf. Zu ihrer Beschreibung sind die trigonometrischen Funktionen von besonderer Bedeutung. Diese Klasse von Funktionen wird durch eine weitere Eigenschaft charakterisiert, die Periodizität.

Die Graphen periodischer Funktionen sind verschiebungssymmetrisch, sie gehen durch Verschiebung längs der x-Achse mit einer Verschiebungsweite p oder $k\cdot p$ in sich über.

Die bekanntesten periodischen Funktionen sind die trigonometrischen Funktionen. Die Sinusfunktion und die Kosinusfunktion sind periodisch mit der Periode $2\pi$.

Das Zeichnen der Graphen von Funktionen lässt sich durch das Vorhandensein von Symmetrie(n) stark vereinfachen.

* 15. Februar 1564 Pisa
† 8. Januar 1642 Arcetri (bei Florenz)

GALILEO GALILEI wirkte als Universitätsprofessor in Pisa, Padua und Florenz. Wegen seines Eintretens für die heliozentrische Lehre wurde er vom römischen Inquisitionsgericht verfolgt.
Zu den mathematischen Leistungen GALILEIS zählen die Konstruktion des Proportionalzirkels sowie die Herleitung der Formel für das Volumen einer Kugel.

Der Druck der uns umgebenden Luft wird durch das Gewicht der Erdatmosphäre verursacht. Der französische Naturforscher BLAISE PASCAL (1623 bis 1663) hat im Jahre 1648 durch vorbildliche Messungen überzeugend nachgewiesen, dass der Luftdruck mit zunehmender Höhe fällt.
Die Berechnung des Luftdrucks in Abhängigkeit von der Höhe kann nach der barometrischen Höhenformel erfolgen. Man erhält sie als Lösung einer Differenzialgleichung, die auf der Grundlage einiger notwendiger vereinfachender Annahmen und dem Gesetz von BOYLE und MARIOTTE modelliert wird.

* 26. August 1728 Mülhausen (Mulhouse)
† 25. September 1777 Berlin

JOHANN HEINRICH LAMBERT war Mitglied der Berliner Akademie der Wissenschaften. Seine Arbeiten auf mathematischem Gebiet beschäftigten sich u.a. mit der Irrationalität der Zahl $\pi$, den hyperbolischen Funktionen sowie dem euklidischen Parallelenaxiom.

Funktionen mit Gleichungen der Form $\text{y}=\text{f}\left(\text{x}\right)={\text{log}}_{\text{a}}\text{x}\left(\text{a}\text{,}\text{x}\in ℝ\text{;}\text{a}\text{,}\text{x}>\text{0;}\text{a}\ne \text{1}\right)$
heißen Logarithmusfunktionen.
Von besonderer Bedeutung sind die Logarithmusfunktionen mit den Basen 10 und 2 sowie der eulerschen Zahl e.

Allgemein versteht man unter einer Nullstelle einer Funktion f diejenige Zahl $x_0\in D_f$, für die $f\left(x_0\right)=0$ gilt. Nullstellen zu berechnen heißt demnach, alle Lösungen der Gleichung $f\left(x\right)=0$ zu ermitteln.
Diese kann man rechnerisch durch Anwenden der äquivalenten Umformungsregeln, Verwenden von Lösungsformeln u.a. sowie Anwenden von Näherungsverfahren  bestimmen.

Nullstellen einer gebrochenrationalen Funktion sind alle Nullstellen der ganzrationalen Zählerfunktion, die nicht gleichzeitig Nullstellen der Nennerfunktion sind. Damit ist das Bestimmen der Nullstellen gebrochenrationaler Funktionen auf die Nullstellenermittlung ganzrationaler Funktionen zurückgeführt.

Eine lineare Funktion $f$ mit $f\left(x\right)=mx+n(\text{mit}m,n\in ℝ;m\ne 0)$ besitzt genau eine Nullstelle $x_0$, sie berechnet sich nach $x_0=-\frac{n}{m}$.
Eine quadratische Funktion $f$ mit $f\left(x\right)=a{x}^2+bx+c$ hat maximal zwei Nullstellen. Diese ergeben sich als (mögliche) Lösungen der Gleichung $a{x}^2+bx+c=0$.

Wurzelfunktionen sowie Exponential- und Logarithmusfunktionen gehören zur Klasse der nichtrationalen Funktionen. Zum Bestimmen der Nullstellen jener Funktionen untersucht man, an welchen Stellen $f\left(x\right)=0$ gilt.
Dabei ist der jeweilige Definitionsbereich der Funktion zu beachten.
Die Graphen der „reinen“ Exponentialfunktionen der Form $f\left(x\right)=a^x(\text{mit}a,c,x\in ℝ;a>0;a\ne 1)$ verlaufen stets oberhalb der x-Achse und schneiden die y-Achse im Punkte $\left(0;1\right)$, sie besitzen keine Nullstellen.
Alle „reinen“ Logarithmusfunktionen (als Umkehrfunktionen der Exponentialfunktionen zur gleichen Basis) besitzen eine Nullstelle für $x_0=1$.

Viele periodische Vorgänge lassen sich durch Funktionen der Form $f\left(x\right)=a\cdot \sin \left(b\cdot \left(x-c\right)\right)$ beschreiben. Deren Graphen entstehen aus dem Graphen der Sinusfunktion durch Streckung (Stauchung) in Richtung der Koordinatenachsen und Verschiebung in Richtung der x-Achse, woraus sich Schlussfolgerungen für die Nullstellen ziehen lassen.
Für mit anderen Funktionen verkettete Sinus- und Kosinusfunktionen führt das Bestimmen der Nullstellen auf das Lösen goniometrischer Gleichungen.